Moderne Passagierflugzeuge zu entwerfen ist ein komplexer Prozess, der die Zusammenarbeit von Experten in einer Vielzahl von Disziplinen über Ländergrenzen hinweg benötigt. Unter Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat sich ein Team von EU-finanzierten Forschern zusammengefunden, um den Flugzeugentwicklungsprozess zu vereinfachen und dabei effizienter, umweltfreundlicher und kostengünstiger zu gestalten. Das Forschungsprojekt mit dem Namen AGILE bekam am 13. September 2018 vom International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS) den Award for Technical Innovations im Rahmen der ICAS2018 Konferenz in Belo Horizonte/Brasilien verliehen.
„Vom Reißbrett bis zur Startbahn – zukünftige Passagierflugzeuge entstehen in großangelegten multidisziplinären Designprozessen. Dabei arbeiten Menschen aus verschiedenen Unternehmen in verschiedenen Ländern zusammen“, erklärt Prof. Rolf Henke, DLR-Vorstand für Luftfahrtforschung und -technologie, „Die Herausforderung besteht aber darin, die unterschiedlichen Kompetenzen, Fähigkeiten und Dienstleistungen der verschiedenen Entwicklerteams optimal zu verzahnen und aufeinander abzustimmen.“
40 Prozent Zeitersparnis beim multidisziplinären Flugzeugdesign
Das EU-finanzierte Forschungsprojekt AGILE (Aircraft 3rd Generation MDO for Innovative Collaboration of Heterogeneous Teams of Experts) hat 19 Partner aus neun Ländern aus Industrie, Forschung und Wissenschaft zusammengebracht, um die komplexe Herausforderung der integrierten Produktentwicklung mit neuen Methoden der Zusammenarbeit zu bewältigen und das mit großem Erfolg: Die im Projekt entwickelten Methoden und Abläufe für den Flugzeugentwurf der Zukunft ermöglichen 40 Prozent Zeitersparnis beim multidisziplinären Flugzeugdesign im internationalen Team unterschiedlicher Spezialisten.
Um kooperative Optimierungsprozesse zu entwickeln, haben die Projektpartner zunächst einen digitalen Entwurfsprozess für ein konventionelles Passagierflugzeug aufgebaut. Dabei wird das Flugzeug in einem zentralen Datenmodell abgebildet. Alle Partner tragen zum gemeinsamen Entwurfsprozess mit der Auslegung von Komponenten oder disziplinären Analysen bei. Dazu werden die Eingangsdaten für diese Beiträge sowie deren Ergebnisse automatisch über das Internet mit dem zentralen Datenmodell ausgetauscht. Im Projektverlauf ist dann strukturiert untersucht worden, wie die Zusammenarbeit am besten orchestriert werden kann. Eine Herausforderung liegt dabei in Optimierungsstrategien für das Koppeln der Softwarewerkzeuge. „Im Fokus stand die Frage, wie die beteiligten Wissenschaftler über Firmen- und Ländergrenzen hinweg zusammenarbeiten müssen, um die gekoppelten Softwarewerkzeuge gemeinsam effizient miteinander anzuwenden“, erklärt Björn Nagel, Gründungsdirektor des DLR-Instituts für Systemarchitekturen in der Luftfahrt. Die Projektpartner haben die AGILE-Methoden überprüft, indem sie sechs unterschiedliche, radikale Flugzeugkonfigurationen entworfen und optimiert haben. Beispielsweise entwarfen und optimierten die Forscher gemeinsam eine Blended Wing Body und eine BoxWing-Konfiguration.
Dabei wurde insbesondere das Thema Nachhaltigkeit und Minimierung der Umwelteinflüsse neuer Flugzeuge berücksichtigt. „Die mithilfe von AGILE mögliche wettbewerbsfähigere Lieferkette wird der Luftfahrtindustrie helfen, neue innovative Flugzeuge und Komponenten deutlich schneller einzuführen und dabei die Produktentwicklungskosten zu senken, was zu niedrigeren Betriebskosten und einem kostengünstigeren Luftverkehrssystem führt “ erklärt AGILE-Projektleiter Pier Davide Ciampa vom Hamburger DLR-Institut für Systemarchitekturen in der Luftfahrt. „Die Ergebnisse von AGILE verkürzen die Design-Prozesse mit der Schaffung eines Netzwerks von Technologie-Clustern, die die Zusammenarbeit zwischen Industrie, Universitäten und Forschungseinrichtungen stärkt“.
Bei Entwurf und Optimierung der sechs neuartigen Flugzeugkonfigurationen im Projekt, die perspektivisch zwischen 2035 und 2050 in Dienst gestellt werden könnten, erstellten die Forscher digitale Modelle der Zukunftsflugzeuge. Die Open AGILE-Entwicklungsplattform des Projekts wird einer großen Anzahl von Organisationen ermöglichen auf die so bereits entworfenen digitalen Modelle zuzugreifen, um die Entwicklung neuer Technologien zu beschleunigen.
Die Projektergebnisse werden im Rahmen der AGILE Academy-Initiative Forschungs- und Bildungseinrichtungen zur Verfügung gestellt. Schon heute nutzen mehr als 20 Forschungszentren, Universitäten und Industrieunternehmen AGILE-Methoden außerhalb des Projektkonsortiums. Die entwickelten AGILE-Methoden und Technologien beschränken sich dabei nicht nur auf die Luftfahrt, sondern haben Potential in verschiedenen industriellen Bereichen angewendet zu werden, darunter beispielsweise in den Bereichen Raumfahrt, Schiffbau und Energie.
Das AGILE-Projektkonsortium wird seine Ergebnisse am 21. November 2018 im Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung (ZAL) in Hamburg öffentlich vorstellen. Details werden auf der AGILE-Projektwebsite bekannt gegeben.
